STM32控制LED灯

查理芒果
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  本文练习硬件使用STM32F103C8芯片开发板，软件使用Keil5-5.23版本安装对应Keil4兼容包，使用Keil4标准库函数开发，练习目的为掌握STM32单片机操作方法，最终独立完成相关项目，为巩固学习并分享学习经验现分享如下：

LED相关操作

1.1 相关函数定义

  1. 相关函数定义
    1. LED.h 
      #ifndef __LED_H
#define __LED_H	 
#include "sys.h"

//#define LED1 PBout(0)// PB0
//#define LED2 PBout(1)// PB1	
#define LEDPORT	GPIOB	//定义IO接口
#define LED1	GPIO_Pin_0	//定义IO接口
#define LED2	GPIO_Pin_1	//定义IO接口

void LED_Init(void);//初始化
                            
#endif
    2. LED.C 
      #include "led.h"

void LED_Init(void){ //LED灯的接口初始化
GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; 	
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);       
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED1|LED2; //选择端口号（0~15或all）                        
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //选择IO接口工作方式       
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //设置IO接口速度（2/10/50MHz）    
GPIO_Init(LEDPORT, &GPIO_InitStructure);			
}
    3. delay.h 
      #ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H 			   
#include "sys.h"

void delay_s(u16 s);
void delay_ms(u16 ms);
void delay_us(u32 us);

#endif
    4. delay.c 
      #include "delay.h"
#define AHB_INPUT  72  //请按RCC中设置的AHB时钟频率填写到这里（单位MHz）

void delay_us(u32 uS){ //uS微秒级延时程序（参考值即是延时数，72MHz时最大值233015）	
    SysTick->LOAD=AHB_INPUT*uS;      //重装计数初值（当主频是72MHz，72次为1微秒）
    SysTick->VAL=0x00;        //清空定时器的计数器
    SysTick->CTRL=0x00000005;//时钟源HCLK，打开定时器
    while(!(SysTick->CTRL&0x00010000)); //等待计数到0
    SysTick->CTRL=0x00000004;//关闭定时器
}

void delay_ms(u16 ms){ //mS毫秒级延时程序（参考值即是延时数，最大值65535）	 		  	  
    while( ms-- != 0){
        delay_us(1000);	//调用1000微秒的延时
    }
}

void delay_s(u16 s){ //S秒级延时程序（参考值即是延时数，最大值65535）	 		  	  
    while( s-- != 0){
    delay_ms(1000);	//调用1000毫秒的延时
}
}
    5. KEY.h 
      #ifndef __KEY_H
#define __KEY_H	 
#include "sys.h"

//#define KEY1 PAin(0)// PA0
//#define KEY2 PAin(1)// PA1
#define KEYPORT	GPIOA	//定义IO接口组
#define KEY1	GPIO_Pin_0	//定义IO接口
#define KEY2	GPIO_Pin_1	//定义IO接口

void KEY_Init(void);//初始化				    
#endif
    6. KEY.c 
      #include "key.h"

void KEY_Init(void){ //微动开关的接口初始化
GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; //定义GPIO的初始化枚举结构	
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);       
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY1 | KEY2; //选择端口号（0~15或all）                        
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //选择IO接口工作方式 //上拉电阻       
//    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //设置IO接口速度（2/10/50MHz）    
GPIO_Init(KEYPORT,&GPIO_InitStructure);			
}

1.2 LED相关操作

  1. 端口信息 LED电路图.png

1.2.1 使用库函数点亮LED

  1. 使用库函数点亮LED
    1. 初始化时钟RCC_Configuration
    2. 初始化LED端口 LED_Init 
      void LED_Init(void){ //LED灯的接口初始化
   GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; 	//定义结构体变量
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE); //启动APB2总线上的功能   
   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED1 | LED2; //选择端口号（0~15或all）                        
   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //选择IO接口工作方式       
   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //设置IO接口速度（2/10/50MHz）    
   GPIO_Init(LEDPORT, &GPIO_InitStructure);	
   /*
   选择IO接口工作方式：
   GPIO_Mode_AIN 模拟输入
   GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入
   GPIO_Mode_IPD 下拉输入
   GPIO_Mode_IPU 上拉输入
   GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出
   GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出
   GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出
   GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出
   */		
注意：
1. GPIO端口速度只有在输出模式才需要设置
    3. 点亮方法1： GPIO_Writebit void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 GPIO_Pin, BitAction BitVal) 功能： 设置或者清除指定的数据端口位 参数： GPIOx:x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设 GPIO_Pin：待设置的端口位,0-15 BitVal:该参数指定了待写入的值,该参数必须取枚举 BitAction的其中一个值 Bit_RESET: 清除数据端口位 Bit_SET: 设置数据端口位 返回值： 无
    4. 点亮方法2： GPIO_ReadOutputDataBit u8 GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 GPIO_Pin) 功能: 读取指定端口管脚的输出 参数： GPIOx：x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设 GPIO_Pin：待读取的端口位 返回值： 输出端口管脚值
    5. 点亮方法3： GPIO_SetBits void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 GPIO_Pin) 功能： 设置指定的数据端口位 1 参数： GPIOx：x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设 GPIO_Pin：待设置的端口位,0-15 返回值： 无 GPIO_ResetBits void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 GPIO_Pin) 功能： 清除指定的数据端口位 0 参数： GPIOx：x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设 GPIO_Pin：待设置的端口位,0-15 返回值： 无
    6. 点亮方法4（难度较大）： GPIO_Write void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 PortVal) 功能： 向指定 GPIO 数据端口写入数据（整组操作） 参数： GPIOx：x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设 PortVal: 待写入端口数据寄存器的值,0x0001 返回值： 无

1.2.2 自定义端口点亮LED

  1. 自定义端口点亮LED
    1. sys.h中封装BIT_ADDR函数
    #define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
#define MEM_ADDR(addr)  *((volatile unsigned long  *)(addr))
#define BIT_ADDR(addr, bitnum)   MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))
    1. sys.h中封装PBout函数控制LED1端口输出电平
    #define PBout(n)   BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n)  //输出
#define LED1 PBout(0)// PB0
    1. LED.h中封装LED1函数 #define LED1 PBout(0)// PB0
    2. 修改原LED_Init函数中相应端口组，端口号
    3. 调用PBout函数点亮LED1 LED1=1;

1.2.3 延时点亮LED

  1. 延时点亮LED灯
    1. delay_uS void delay_us(u32 us) 功能： 延时闪灯 参数： uS:延时时长，单位us微秒//72MHz最大值233015 返回值： 无 
      void delay_us(u32 uS){ //uS微秒级延时程序（参考值即是延时数，72MHz时最大值233015）	
   SysTick->LOAD=AHB_INPUT*uS;      //重装计数初值（当主频是72MHz，72次为1微秒）
   SysTick->VAL=0x00;        //清空定时器的计数器
   SysTick->CTRL=0x00000005;//时钟源HCLK，打开定时器
   while(!(SysTick->CTRL&0x00010000)); //等待计数到0
   SysTick->CTRL=0x00000004;//关闭定时器
}
    2. delay_ms void delay_us(u16 ms 功能： 延时闪灯 参数： mS:毫秒//最大65535 返回值： 无 
      void delay_ms(u16 ms){ //mS毫秒级延时程序（参考值即是延时数，最大值65535）	 		  	  
   while( ms-- != 0){
      delay_us(1000);	//调用1000微秒的延时
}
    3. delay_s void delay_us(u16 s) 功能： 延时闪灯 参数： S:秒//最大65535 返回值： 无 
      void delay_s(u16 s){ //S秒级延时程序（参考值即是延时数，最大值65535）	 		  	  
   while( s-- != 0){
      delay_ms(1000);	//调用1000毫秒的延时
}

1.2.4 LED呼吸灯

  1. LED呼吸灯
    1. 初始化时钟，LED端口
    2. 设置变量与变暗程序，循环执行
      1. 设置变量t用于控制占空比
      2. 设置变量JUMP用于循环的转换
      3. 变亮循环 
        if(JUMP == 0){
for(i = 0; i < 10; i++){//i放大频率周期
   GPIO_WriteBit(LEDPORT,LED1,(BitAction)(1)); //亮
   delay_us(t); //亮占比
   GPIO_WriteBit(LEDPORT,LED1,(BitAction)(0)); //暗
   delay_us(501-t); //暗占比
}
t++;
//转换循环
if(t==500){
   JUMP = 1;
}
}
      4. 变暗循环 
        if(JUMP == 1){
for(i = 0; i < 10; i++){
   GPIO_WriteBit(LEDPORT,LED1,(BitAction)(1)); //亮
   delay_us(t); //亮占比
   GPIO_WriteBit(LEDPORT,LED1,(BitAction)(0)); //暗
   delay_us(501-t); //暗占比
}
t--;
//转换循环
if(t==1){
   JUMP = 0;
}
      }
    3. 相关概念
      1. 占空比 一个频率周期内高电平与低电平时间的比值，可以控制LED亮度
      注意：
      1. 通过调整占空比改变LED亮度，占空比：点亮时间和熄灭时间的比值
      2. 主函数while循环内嵌套变量循环和变暗循环
      3. 变亮循环占空比由低到高，变暗循环占空比由高到低
      4. 可用for循环设置循环次数放大单次变亮，变暗时长

1.2.5 按键控制LED

  1. 按键控制LED灯光
    1. 按键端口信息
    按键电路图.png 2. 初始化时钟，LED 3. 初始化按键KEY_Init KEY_Init 
    void KEY_Init(void){ //微动开关的接口初始化
 GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure; //定义GPIO的初始化枚举结构	
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);       
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = KEY1 | KEY2; //选择端口号（0~15或all）                        
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; //选择IO接口工作方式 //上拉电阻       
//    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //输入模式不需要设置端口速度
 GPIO_Init(KEYPORT,&GPIO_InitStructure);			
}
    1. 无锁存形式 GPIO_ReadInputDataBit u8 GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 GPIO_Pin) 功能： 读取指定端口管脚的输入 参数： GPIOx：x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设 GPIO_Pin：待读取的端口位 返回值： 输入端口管脚值
      1. 方案1： 判断按键电平值，为1则LED熄灭，为0则LED点亮 
        if(GPIO_ReadInputDataBit(KEYPORT,KEY1)){ //读按键接口的电平
   GPIO_ResetBits(LEDPORT,LED1); //LED灯都为低电平（0） 
}else{	
   GPIO_SetBits(LEDPORT,LED1); //LED灯都为高电平（1） 
}
      2. 方案2： 将按键接口电平取反，赋值给LED 
        GPIO_WriteBit(LEDPORT,LED1,(BitAction)(!GPIO_ReadInputDataBit(KEYPORT,KEY1)));
    2. 有锁存形式 GPIO_ReadOutputDataBit u8 GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, u16 GPIO_Pin) 功能： 读取指定端口管脚的输出 参数： GPIOx：x 可以是 A，B，C，D 或者 E，来选择 GPIO 外设 GPIO_Pin：待读取的端口位 返回值： 输出端口管脚值
      1. 方案1：
        1. 判断按键导通则去抖动20ms
        2. 判断按键导通将LED输出电平取反，赋值给LED
        3. 判断按键松开
        if(!GPIO_ReadInputDataBit(KEYPORT,KEY1)){ //读按键接口的电平
   delay_ms(20); //延时去抖动
   if(!GPIO_ReadInputDataBit(KEYPORT,KEY1)){ //读按键接口的电平
      GPIO_WriteBit(LEDPORT,LED1,(BitAction)(1-GPIO_ReadOutputDataBit(LEDPORT,LED1))); //LED取反
   while(!GPIO_ReadInputDataBit(KEYPORT,KEY1)); //等待按键松开 
   }
}
      2. 方案2：
        1. 判断按键导通则去抖动20ms
        2. 判断按键导通则a++，a>3则a=0，将a赋值给LED端口状态
        3. 判断按键松开
        if(!GPIO_ReadInputDataBit(KEYPORT,KEY1)){ //读按键接口的电平
   delay_ms(20); //延时20ms去抖动
   if(!GPIO_ReadInputDataBit(KEYPORT,KEY1)){ //读按键接口的电平
      //在2个LED上显示二进制加法
      a++; //变量加1
      if(a>3){ //当变量大于3时清0
         a=0; 
      }
      GPIO_Write(LEDPORT,a); //直接数值操作将变量值写入LED（LED在GPIOB组的PB0和PB1上）
      while(!GPIO_ReadInputDataBit(KEYPORT,KEY1)); //等待按键松开 
   }
}
    3. 相关概念
      1. 按键工作原理
        1. 按下时导通，低电平
        2. 松开时断开，高电平
      2. 锁存
        1. 无锁存：按下时点亮，松开后熄灭
        2. 有锁存：按下后点亮，松开后熄灭
      3. 延时去除按键抖动，20ms左右 按键抖动.png
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